553_Innovatsii_i_nauchno-tekhnicheskoe_2013_

Рассматриваются такие параметры ЭМС РЭС, как Емин и Азащ, при различных вариантах радиопомех: цифра – цифра, цифра – аналог в случае мобильного и портативного приема.

Наиболее опасным мешающим влиянием является воздействие удаленных радиовещательных станций по основному каналу приема. В данном случае требуется максимальное Азащ и частотно-территориальный разнос (ЧТР) станций, использующих для излучения совмещенные каналы.

Представлены результаты расчетов зон обслуживания и ЧТР.

ПРЕИМУЩЕСТВА БЕСПРОВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ WIMAX

Игнатенко Д.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Носкова Н.В., доцент СибГУТИ

Передача данных, как правило, происходит по кабельным системам - медным, оптоволоконным или коаксиальным. Однако кабельную сеть можно проложить не везде, как по техническим, так и по экономическим и организационным причинам. Тогда на помощь приходят различные радиотехнологии.

Все большую популярность среди специалистов и потребителей услуг связи завоевывают технологии радиодоступа. Еще более серьезным аргументом «за» радиодоступ является постоянное увеличение пропускной способности, доступной абоненту. Удобство и высокое качество услуг связи, предоставляемых оборудованием радиодоступа, позволяет ему успешно конкурировать с проводными средствами связи.

Существует несколько видов технологий радиодоступа, которые различаются по ряду характеристик. Все абонентские устройства доступа подразделяются на индивидуальные и коллективные системы. Кроме того, по максимальной дальности связи базовой станции с абонентским блоком (окончанием) в обеих группах различают устройства малого (до 1 км), среднего (1-10 км) и большого (10-100 км) радиуса действия.

К группе индивидуальных средств радиодоступа можно отнести радиоудлинители телефонного канала, беспроводные телефоны со средним и малым радиусом действия. Для радиоудлинителя телефонного канала выделены полосы частот 307,5-308 МГц и 343,5-344 МГц при ширине канала 25 кГц. Мощность передатчика канала может достигать 10 Вт. При этом обеспечивается дальность до 100 км. Массовое применение радиоудлинителей при большой телефонной плотности невозможно из-за больших взаимных помех.

В наше время многие телекоммуникационные компании делают большие ставки на использование WiMAX для предоставления услуг высокоскоростной связи. Во-первых, технологии семейства WiMAX позволят экономически более эффективно (по сравнению с проводными технологиями) не только

31

предоставлять доступ в сеть новым клиентам, но и расширять спектр услуг и охватывать новые труднодоступные территории.

Во-вторых, беспроводные технологии многим более просты в использовании, чем традиционные проводные каналы. WiMAX и Wi-Fi сети просты в развѐртывании и по мере необходимости легко масштабируемы. В сумме все эти преимущества позволят снизить цены на предоставление услуг высокоскоростного доступа в Интернет как для бизнес структур, так и для частных лиц.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕТИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ VSAT САХАЛИНА

Калинин К.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Воинцев Г.А., доцент СибГУТИ

Внастоящее время реализуется программа развития государственной спутниковой группировки на 2006 - 2015 годы, которая будет способствовать дальнейшему совершенствованию систем спутниковой связи и телерадиовещания в России, позволит обеспечить информационную безопасность России, гарантировать развитие услуг спутниковой связи в нашей стране, а также укрепить позиции России на международном рынке спутниковой связи.

Вдокладе предлагается использовать наиболее распространенный в сетях VSAT вариант «звезда», который обеспечивает многонаправленный радиальный трафик между центральной земной станцией сети (ЦЗС) и удаленными периферийными ЗС по энергетически выгодной схеме: малая ЗС — большая ЦЗС, обладающая антенной большого диаметра и мощным передатчиком.

Вданной сети VSAT исходящий (ЦЗС-ПЗС) спутниковый канал организуется на отдельной несущей с временным разделением (TDM) и пакетированием. а входящие (ПЗС-ЦЗС) каналы – методом FDMA на нескольких несущих для разных групп ПЗС.

Вдокладе представлен расчет параметров ЗС, выбран транспондер и показаны особенности энергетического расчета спутниковых линий связи в диапазоне Ku.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ CDMA2000 и WCDMA

Кизимов А.Н. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Маглицкий Б.Н., доцент СибГУТИ

Ключевым отличием CDMA2000 и WCDMA заключается в разных чиповых скоростях (3, 6884 и 3, 84 Мчип/с). Выбор чиповой скорости в

32

технологии CDMA2000 произведен из условия обратной совместимости с cdmaOne (3 х 1,2288 Мчип/с) и возможности использования на переходном периоде к IMT – 2000 двухрежимных терминалов. В отличие от cdmaOne технология WCDMA не преследует целей обеспечения совместимости с существующими сетями связи, хотя заложенные в нее технические решения базируются на использовании единых базовых сетей GSM.

Для разделения сигналов базовых станций в CDMA2000 используются короткие коды длиной 215 с разными циклическими сдвигами, что требует их взаимной синхронизации. Асинхронный принцип построения сети WCDMA делает ее независимой от внешнего источника синхронизации. Такая возможность обеспечивается за счет использования разных кодов Голда для разделения базовых станций.

Начальная синхронизация мобильных станций в системе CDMA2000 обеспечивается по общему пилот – сигналу, излучаемому каждой базовой станцией. Так как все базовые станции в сети синхронны, не требуется дополнительной синхронизации. После захвата пилот – сигнала мобильная станция определяет все параметры, необходимые для когерентной демодуляции сигнала и обеспечения хэндовера.

Процедура начального поиска в WCDMA более сложна, так как осуществляется в три этапа. Однако с точки зрения быстродействия она обладает преимуществом, так как на каждом этапе область неопределенности сравнительно невелика. Время установления начальной синхронизации в cdma2000 несколько выше из – за большой априорной неопределенности.

Между рассматриваемыми технологиями есть и много общего. Прежде всего, для увеличения пропускной способности в них используется мультикодовая передача, позволяющая выделить одному пользователю сразу несколько каналов. Обе технологии предусматривают динамическое управление мощностью в прямом и обратном каналах.

Повышение помехоустойчивости обеспечивается за счет разнесения на передаче, использования сверточных и турбо – кодов.

В докладе приведены сравнительные характеристики технологий

CDMA2000 и WCDMA.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ СОТОВОЙ СВЯЗИ 4G

Козырев А.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Маглицкий Б.Н., доцент СибГУТИ

Четвертое поколение мобильных технологий должно отвечать требованиям ITU IMT-Advanced. Поэтому к «настоящим» 4G-технологиям можно отнести LTE Advanced и IEEE 802.16m WiMAX.

Технические характеристики сетей 802.16m WiMAX и LTE-Advanced по большей части равнозначны. Значительным преимуществом технологии LTE

33

перед WiMAX заключается в том, что она имеет обратную совместимость с сетями предыдущих поколений.

Системы LTE – это революционное улучшение систем 3G. LTE представляет переход от систем CDMA к системам OFDMA, а также переход к полностью IP – системам с коммуникацией пакетов. Поэтому внедрение этой технологии на существующих сетях сотовой связи означает необходимость новых радиочастотных ресурсов для получения преимущества от широкого канала. Для обеспечения обратной совместимости необходимы двухрежимные абонентские устройства.

Сравнение параметров реальных систем LTE и мобильного WiMAX проведено в одинаковых частотных условиях при FDD с полосами частот 2×20 МГц. При этом рассмотрены методы дуплексирования FDD и TDD, спектральная эффективность для нисходящего и восходящего каналов при схеме MIMO (2 х 2) и схеме SIMO (1 х 2).

В докладе рассматриваются результаты проведенного сравнения технологий LTE-Advanced и 802.16m WiMAX . Результаты сравнения позволяют сделать вывод, что применение технологии LTE в сетях 4G является более перспективным.

ТРАНКИНГОВЫЕ СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ В КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЯХ

Мейндова О.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Кокорич М.Г., доцент СибГУТИ

Системы транкинговой радиосвязи, представляющие собой радиальнозоновые системы подвижной УКВ радиосвязи, осуществляющие распределение каналов связи ретрансляторов между абонентами, ориентированы, прежде всего, на создание ведомственных и корпоративных сетей связи, в которых предусматривается активное применение режима связи абонентов в группе. Они широко используются силовыми и правоохранительными структурами, службами общественной безопасности, транспортными и энергетическими компаниями для обеспечения связи подвижных абонентов между собой, со стационарными абонентами и абонентами телефонной сети.

Достоинствами транкинговой радиосвязи является охват больших зон обслуживания путем формирования многосайтовых систем.

Кнедостаткам транкинговой связи относится не систематическая связь с абонентами из-за наличия теневых участков в зоне покрытия.

В соответствии с решениями ГКРЧ для создания транкинговых сетей связи используются полосы частот в диапазонах 160 МГц, 300 МГц, 450 МГц, 800 МГц.

Кнаиболее популярным, заслужившим международное признание стандартам цифровой транкинговой радиосвязи относятся:

34

EDACS, разработанный фирмой Ericsson;

TETRA, разработанный Европейским институтом стандартов связи;

APCO 25, разработанный Ассоциацией официальных представителей служб связи органов общественной безопасности;

Tetrapol, разработанный фирмой Matra Communication (Франция); iDEN, разработанный фирмой Motorola (США).

Все эти стандарты отвечают современным требованиям к системам транкинговой радиосвязи. Они позволяют создавать различные конфигурации сетей связи: от простейших локальных однозоновых систем до сложных многозоновых систем регионального или национального уровня. Системы на основе данных стандартов обеспечивают различные режимы передачи речи (индивидуальная связь, групповая связь, широковещательный вызов и т. п.) и данных (коммутируемые пакеты, передача данных с коммутацией цепей, короткие сообщения и т. п.) и возможность организации связи с различными системами по стандартным интерфейсам (с цифровой сетью с интеграцией услуг, с телефонной сетью общего пользования, с учрежденческими АТС и т. д.). В системах радиосвязи указанных стандартов применяются современные способы кодирования речи, совмещенные с эффективными методами помехоустойчивого кодирования информации.

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЗОНЫ ВЕЩАНИЯ ПЕРЕДАТЧИКА ЦИФРОВОГО ТВ ВЕЩАНИЯ СТАНДАРТА DVB-T

Некрасов Г.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Носов В.И., профессор СибГУТИ

Для оценки радиуса зоны вещания РТПС при цифровом ТВ вещании предлагается следующая методика.

При аналоговом телевизионном вещании с увеличением расстояния между передатчиком и приѐмником качество приѐма плавно переходит от хорошего к удовлетворительному, а затем к неудовлетворительному. Поэтому для аналогового вещания граница зоны обслуживания определяется расстоянием прямой видимости.

В цифровых же системах вещания прием телевизионной программы полностью пропадает при снижении принимаемого сигнала примерно на 1 дБ ниже минимальной напряженности поля. В диссертации показано, что при изменении величины просвета от H H0 до H 0 напряженность поля сигнала

уменьшается на 7 – 15 дБ. А так как минимальная напряжѐнность поля для цифровой системы вещания принимается равным его пороговому значению, то границей зоны обслуживания Rз будет являться такое расстояние между

передающей и приѐмной антеннами, при котором величина просвета равна критическому его значению H H0 .

35

В ТВ вещании высота передающей антенны h1 всегда больше высоты приѐмной антенны h2 = 10 м. Для этого условия нетрудно показать, что точка отражения при H H0 будет находиться возле приѐмной антенны и

максимальная величина просвета при этом будет равна высоте приѐмной антенны H0 h2 10 м.

Таким образом, при одинаковых высотах подвеса передающих и приѐмных антенн, радиус зоны обслуживания передатчика цифрового телевизионного вещания на 20 % меньше радиуса зоны обслуживания передатчика аналогового телевизионного вещания.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ С МНОЖЕСТВЕННЫМИ АНТЕННАМИ

Нечаев А.И. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Носов В.И., профессор СибГУТИ

Всистемах на базе интеллектуальных антенн (MISO и SIMO) скорость передачи данных не увеличивается, а улучшается только качество канала. Для того чтобы повысить пропускную способность канала, необходимо применять STP (антенные массивы) как на передающем, так и на приемном его концах. Именно такие системы и называются MIMO Концепция MIMO первоначально была использована еще в начале 90-х, в разработке Bell Labs, которая называлась BLAST – Bell Labs Layered Space-Time.

Всреде с многолучевым распространением передаваемый сигнал, прежде чем достигнет приемника, рассеивается на различных объектах, таких, как стены, здания, деревья, горы. Этот эффект используется в системах MIMO для

увеличения емкости канала. Система с Nt передающими и Nr принимающими антеннами способна обеспечить пиковую пропускную способность

теоретически в Nt x Nr раз большую, чем обычные системы Single Input Single Output (SISO). Это достигается за счет того, что передатчик разбивает поток данных на независимые последовательности битов и пересылает их одновременно, используя массив антенн. Такая техника называется пространственным мультиплексированием.

Сигналы смешиваются в канале, поскольку генерируются в одном диапазоне частот. Поэтому антенны передатчика и приемника должны быть достаточно далеко разнесены в пространстве и/или излучать поляризованную волну для того, чтобы образовать независимые пути распространения. Оптимальное расстояние между антеннами определяется углом распространения лучей, излучаемых или принимаемых антеннами. Так, например, если многолучевые сигналы поступают со всех азимутальных

направлений, то расстояния между антеннами 0,4 —0,6вполне достаточно для приема независимо замирающих лучей. Чем меньше угол излучения или приема сигнала, тем дистанция между антеннами должна быть больше.

36

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РРЛ

Никифорова А.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Быстрова О.А., ст.преподаватель СибГУТИ

Увеличение нагрузки на транспортную сеть и рост трафика ведут к постепенному вытеснению радиорелейного оборудования. Но особенности развития сетей связи и размеры Российской Федерации вынуждают нас использовать РРЛ, и, судя по всему, эта тенденция сохранится в ближайшее десятилетие. В крупных городах, на магистральных линиях оптические линии займут доминирующее положение, но почти все местные соединения и «последние мили» будут реализованы на оборудовании РРЛ. Достоинства радиорелейных линий в том, что они легко пересекают труднодоступную местность, могут использоваться в районах вечной мерзлоты, где затратно эксплуатировать кабельные магистрали. Кроме того, РРЛ используются и будут использоваться как линии связи между базовыми станциями мобильной связи.

В условиях Крайнего Севера, а также при отсутствии возможности прокладки оптических линий целесообразна реконструкция действующих РРЛ на пакетные. Это послужит увеличению пропускной способности транспортной сети и оптимизации сети передачи данных за счет приоритезации трафика. Также в ряде случаев РРЛ могут качественно дополнять оптические линии в качестве резерва. Так как они не подвержены длительным простоям, например, вызванным обрывом кабеля - их использование в качестве резервного канала является оптимальным решением.

Упрощение и сокращение времени оформления разрешительной документации подтолкнет РРЛ к более широкому использованию. Также новый скачок развитию РРЛ дает цифровое телевидение, ведь для организации вещания DVB-T, особенно в одночастотном режиме, такие линии могут оказаться идеальным решением по качеству связи, быстроте развертывания и затратности.

ПРИМЕНЕНИЕ МНОГОЛУЧЕВЫХ АНТЕНН В СИСТЕМАХ РАДИОСВЯЗИ

Николаева А.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Кокорич М.Г., доцент СибГУТИ

В настоящее время многолучевые антенны получили применение в различных радиотехнических системах, в частности, радиолокации, подвижной связи и спутникового телевидения. Многолучевые антенны могут обеспечить увеличение емкости радиосетей при улучшенной спектральной эффективности и более высоком качестве обслуживания пользователей. Один из методов практической реализации таких антенн использует принципы множественного

37

доступа с пространственным разделением пользователей SDMA (Space Division Multiple Access), что обеспечивает высокую пользовательскую емкость в ограниченном частотном спектре без каких-нибудь существенных технологических изменений. Для улучшения качества функционирования систем радиосвязи вместо всенаправленных антенн малого радиуса действия с малым усилением можно применять направленные антенны с большим усилением. Применение таких антенн позволит увеличить число абонентов, находящихся в одном направлении, но не даст возможности использовать систему абонентам на других направлениях. Эту проблему решает использование многолучевых антенн, что позволяет получить суммарное круговое покрытие как у всенаправленной антенны, но с существенным увеличением количества абонентов во всех направлениях.

Многолучевая антенна – это антенна, имеющая многолепестковую диаграмму направленности. Обычно это антенна с несколькими независимыми входами/выходами, каждому из которых соответствует своя диаграмма направленности – свой луч. В многолучевой антенне осуществляется параллельный обзор пространства, т.е. в пространстве одновременно формируется множество лучей, расположенных дискретно в секторе сканирования.

Методы пространственного разделения абонентов, применяемые для оптимального использования доступного частотного ресурса большинством поставщиков услуг беспроводных систем связи, обычно ограничиваются тремя секторами в 360-градусной зоне покрытия. При использовании многолучевой антенны число секторов покрытия может быть увеличено, например, до 48. Поскольку в многолучевых системах можно повторно использовать доступные частоты и уменьшить уровень помех, это приводит к увеличению числа абонентов при улучшении качества обслуживания в зоне беспроводной сети. При этом на значительное расстояние и в различных направлениях могут передаваться сигналы без необходимости использовать ретрансляционные станции. В результате уменьшаются эксплуатационные расходы сети и увеличиваются количество обслуживаемых абонентов, надежность и качество работы сети.

СЕТИ ШИРОКОПОЛОСНОГО РАДИОДОСТУПА

WI-FI (IEEE 802.11)

Николаева С.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Кокорич М.Г., доцент СибГУТИ

Wi-Fi (от англ. Wireless Fidelity - «беспроводная точность») – международный стандарт на оборудование беспроводного доступа Wireless LAN. Wi-Fi – это протокол передачи данных, помогающий соединить

38

некоторое количество абонентских устройств (компьютеров, ноутбуков, телефонов) в сеть, либо подключить их к Интернету.

Большинство актуальных стандартов технологии Wi-Fi имеют малый радиус действия и используют частотный диапазон 2,4ГГц, а если точнее — полосу частот 2400МГц - 2483,5МГц.

Вусловиях соблюдения прямой видимости и отсутствии помех, максимальное расстояние, на котором способны работать устройства данного стандарта, составляет не более 100 метров. При этом, теоретическая пропускная способность будет составлять не более 5 Мбит/с, а реальная скорость не более 2-3 Мбит/с. Радиус зоны покрытия с пропускной способностью 54 Мбит/с не превышает 20 метров при тех же идеальных условиях.

Внастоящее время, наиболее активно применяются устройства стандартов

Wi-Fi 802.11 b/g/n:

Преимуществами Wi-Fi можно считать: возможность развертывания сети без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развѐртывания или расширения сети; возможность доступа к сети мобильных устройств; Wi-Fi является глобальным открытым стандартом.

Недостатки Wi-Fi: ограниченный радиус действия; высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства; популярный стандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан даже из-за слабой стойкости алгоритма.

ПРОЕКТ РАСШИРЕНИЯ СЕТИ ОАО «МТС» В СЛАВГОРОДСКОМ РАЙОНЕ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Панкратов Н.С. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Быстрова О.А., ст.преподаватель СибГУТИ

В настоящее время Славгородский район Алтайского края активно развивается как туристическая зона. Для привлечения большего числа туристов в данный район возникает необходимость обеспечения более комфортных условий для отдыха. В том числе необходимость в обеспечении качественной

39

связью с внешним миром. Существующая сеть, на базе которой будет

каналов по времени (TDMA) и частоте (FDMA).

Сеть GSM 900-1800 — это единая сеть, с общей структурой, логикой и мониторингом в которой телефон никуда не переключается. Вручную можно только запретить использовать один из диапазонов в тестовых или очень старых аппаратах.

Преимущества стандарта GSM:

-хорошее качество связи при достаточной плотности размещения базовых станций.

-большая ѐмкость сети, возможность большого числа одновременных соединений.

-низкий уровень индустриальных помех в данных частотных диапазонах.

-улучшенная (по сравнению с аналоговыми системами) защита от подслушивания и нелегального использования, что достигается путѐм применения алгоритмов шифрования с разделяемым ключом.

-эффективное кодирование (сжатие) речи. EFR-технология была разработана фирмой Nokia и впоследствии стала промышленным стандартом кодирования/декодирования для технологии GSM

-возможность роуминга.

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ

Петров Т.П. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Носкова Н.В., доцент СибГУТИ

Во всем мире стремительно растет потребность в беспроводных соединениях, особенно в сфере бизнеса и IT технологий. Пользователи с беспроводным доступом к информации всегда и везде могут работать гораздо более производительно и эффективно, чем их коллеги, привязанные к проводным телефонным и компьютерным сетям, так как существует привязанность к определенной инфраструктуре коммуникаций.

На современном этапе развития сетевых технологий, технология беспроводных сетей Wi-Fi является наиболее удобной в условиях требующих мобильность, простоту установки и использования. Wi-Fi (от англ. wirelessfidelity - беспроводная связь) - стандарт широкополосной беспроводной связи семейства 802.11 разработанный в 1997г. Как правило, технология Wi-Fi используется для организации беспроводных локальных компьютерных сетей, а также создания так называемых горячих точек высокоскоростного доступа в Интернет.

40